Wireless Power Verschiedene Verfahren, unterschiedliche Standards

Die Anzahl mobiler Geräte, deren Akku drahtlos aufgeladen werden kann, nimmt stark zu. Kein Wunder, schließlich befreit diese Technik die Geräte vom Kabel und macht es theoretisch möglich, den Akku überall zu laden. Dabei gibt es zwei wesentliche Übertragungsverfahren, bei denen sich jeweils unterschiedliche Standards entwickelt haben.

Die beiden vorherrschenden Übertragungsverfahren bei der drahtlosen Energieübertragung in der Konsumelektronik sind die magnetische Induktion (MI) und die magnetische Resonanz (MR). Durch eine engere magnetische Kopplung ermöglicht die MI die Übertragung höherer Leistungen und hat einen höheren Wirkungsgrad. Die MR bietet hingegen mehr räumliche Freiheit, erlaubt das Laden mehrerer Geräte in unmittelbarer Nähe und erzeugt weniger Wärme in metallischen Objekten, die sich im Ladefeld befinden.

Für die MI gibt es zwei vorherrschende Standards: „Qi“ des Wireless Power Consortium (WPC) und „PMA“, der Standard der Power Matters Alliance. Entwickler heutiger MI-basierter Geräte müssen sich daher entscheiden, ob sie Qi- oder PMA-kompatible Geräte entwickeln oder sogar beide Standards berücksichtigen. Die MR-Standards werden durch die A4WP (Alliance for Wireless Power) dominiert. A4WP-­basierte Produkte sind derzeit noch nicht erhältlich und sollen 2014 auf dem Markt erscheinen.

Eine Studie von IMS Research besagt, dass die Wireless-Power-Installationen in den nächsten fünf Jahren eine enorme Wachstumsrate verzeichnen werden: Mehr als 300 Millionen Einheiten sollen 2016 installiert sein; im Jahr 2018 sollen es dann an die 1 Milliarde Einheiten sein. Für einen Markt, der bis zum Jahr 2011 nahezu nicht vorhanden war, stellt dies ein bemerkenswertes Wachstum dar.

Für die Verbreitung der Wireless-Power-Technik und der damit zusammenhängenden Infrastruktur kommt den Mobiltelefonen eine entscheidende Bedeutung zu. Große, helle Displays, leistungsfähige Multicore-Prozessoren, verschiedene Funkschaltkreise, Anwendungen mit Echtzeitdaten und neuerdings auch biometrische Anwendungen führen dazu, dass die Akkus mancher Geräte je nach Gebrauch mehrmals am Tag wieder geladen werden müssen. Das Problem wird durch den Trend zu flacheren Geräten und den damit einhergehenden kleineren Akkus noch verstärkt, da sich die Energiedichte von Lithium-Ionen-Akkus nicht im gleichen Verhältnis erhöht.

Die meisten großen Hersteller bieten bereits Qi-kompatible Mobiltelefone, also mit dem derzeit vorherrschenden Standard. Die Netzbetreiber unterstützen diese Entwicklung ebenfalls, da ihre Kunden mehr Daten nutzen, je länger ihr Mobiltelefon an ist. Daher unterstützen sie den Aufbau von Wireless-Power-Infrastruktur. Zu dieser Infrastruktur gehört das flächendeckende Vorhandensein von Wireless-Power-fähigen Oberflächen, die mit Leistungssendern und Lade-Pads ausgestattet sind (Bild 1).

Der Ausbau erfolgt an verschiedenen Fronten. Qi- und PMA-Sender-Pads sind derzeit für Haus und Büro in einer Vielzahl von Formfaktoren im Handel. Qi-Lade-Pads finden sich zum Beispiel schon in neuen Fahrzeugen von Toyota und Chrysler, weitere Fahrzeugmodelle werden folgen. Außerdem sind diverse Lade-Pads zum nachträglichen Einbau in Fahrzeuge bereits erhältlich.

Die PMA baut ihr Ökosystem mit Partnern aus, zu denen Restaurants, Einzelhandelsgeschäfte oder Hotels gehören. Für solche Einrichtungen ist Wireless Power im Zusammenspiel mit WLAN-Netzwerken interessant, denn wer sein Smartphone laden und damit im Netz sein kann, bleibt länger sitzen. Ein Beispiel dafür ist das „Never Powerless“-Programm von Starbucks, das im letzten Jahr mit ersten Installationen in Boston begann und nun im Silicon Valley ausgebaut wird. Mittelfristig will das Unternehmen mehr als eine Million Ladepunkte allein in den USA installieren.

Bei mehreren verschiedenen Standards ist es natürlich von Vorteil, wenn mobile Geräte mehrere Wireless-Power-Standards unterstützen. IDT bietet dafür zum Beispiel den Ein-Chip-Dual-Mode-Empfänger IDTP9021, der der Spezifikation WPC 1.0.1 (Qi) sowie der PMA-Spezifikation Typ 1 entspricht.